Файл: Грунтоведение_лекции.doc

Влажность, при которой грунт переходит из твердого состояния в пластичное, называется нижним пределом пластичности или пределом раскатывания Wр.

Влажность, при которой грунт переходит из пластичного в текучее состояние, называется пределом текучести или верхним пределом пластичности - Wт_.

При W < Wт грунт находится в текучем состоянии, при W>Wр - в твердом.

По мере увеличения содержания в грунте глинистых частиц возрастает величина Iп= Wт - Wр - разность значений влажности на пределах пластичности и текучести, которая называется числом пластичности, величина которого также используется для классификации глинистых грунтов.

По числу пластичностиIп грунты классифицируются следующим образом:

Iп >17 - глина

7 < Iп < 17 - суглинок

Iп < 7 - супесь

При нахождении этих пределов (соответствующих величин влажности анализируемого грунта) следует тщательно выполнять условия стандартности испытаний, предусмотренные ГОСТом.

Для численной оценки консистенции грунта используется показатель текучести илипоказатель консистенции I_L :

I_L = (W-Wр) /Iп

Классификация грунтов по консистенции:

Супеси I_L < 0 - твердая консистенция

0 < I_L < 1 - пластичная консистенция

I_L > 1 - текучая консистенция.

Суглинки и глины

I_L < 0 - твердые

0 < I_L < 0.25 - полутвердые

0.25 < I_L < 0.5 - тугопластичные

0.5 < I_L < 0.75 - мягкопластичные

0.75 < I_L < 1 - текуче-пластичные

I_L > 1 - текучие

3. Степень плотности сложения.

Для несвязных грунтов важнейшей характеристикой их свойств является плотность сложения, т.е. плотность укладки - упаковки частиц.

Основной характеристикой плотности сложения несвязных грунтов является величина степени плотности сложенияиликоэффициент относительной плотности сложения.

I_D = (_max - )/(_max -_min ),

где _max,,_min - коэффициенты пористости грунта , соответственно, в максимально рыхлом, естественном и максимально плотном состоянии.

Весь диапазон I_D от 0 до 1 обычно делят на три равные части и вводят следующую условную классификацию несвязных грунтов повеличине относительной плотности сложения:

0 < I_D < 0.33 - рыхлые

0.33 < I_D < 0.66 - средней плотности сложения

0.66 < I_D < 1 - плотные

Для оценки I_Dнеобходимо иметь данные полевых определений коэффициента пористостии в лабораторных условиях данные определений_max и_min.

Отметим, что при одном и том же коэффициенте пористости одинаковые по зерновому составу пески могут находиться в различной плотности сложения.

В частности, в зависимости от относительной плотности и водонасыщенности грунтов определяются расчетные сопротивления грунтов по нормали. Так, глинистые грунты текучей консистенции, как основания сооружений, будут непригодными, тогда как глинистые грунты твердой консистенции обладают значительной несущей способностью (2.5-5) кГ/ см². Таким образом, рассмотренные выше простейшие коэффициенты, характеризующие физическое состояние грунтов, позволяют дать общую оценку грунтов, как оснований для сооружений.

4.Гранулометрический состав грунта.

Формально грунт можно рассматривать в виде 3-х фазной системы, состоящей из твердых частиц, жидкости и газа.

Основными результатами полевых и лабораторных исследований являются количественные показатели инженерно-геологических свойств грунта (их более 130). Одни показатели используются для характеристики грунтов любого вида, например, влажность, пористость, объемный вес, другие - для характеристики особенностей отдельных видов грунтов: число пластичности, гранулометрический состав, временное сопротивление сжатию.

В составе грунта большую часть часть занимает твердая фаза. Как показали исследования, в основном свойства грунта зависят от размера и формы частиц, а также от его минералогического состава. Частицы, близкие по размерам, объединяются в определенные группы, называемые гранулометрическими фракциями. Грунты состоят из фракций разной крупности. Весовое содержание в грунте по массе каждой фракции, выраженное в %, называют гранулометрическим составом грунта. Таким образом, гранулометрический состав нескальных грунтов характеризуется содержанием частиц различной крупности в процентах по отношению к исходной сухой навеске.

В грунтоведении принято следующее разделение фракций по размерам:

более 2 мм крупнообломочные

от 2 до 0.5мм песчаные

от 0.05 до 0.002 мм пылеватые

меньше 0.002 мм глинистые

Было доказано (Охотин,1933), что смеси частиц, имеющие размеры, ограниченные указанными пределами, резко различаются по своим главным инженерно-геологическим свойствам, таким, как

• высота капиллярного поднятия,

• пластичность,

• сжимаемость,

• усадка,

• набухание,

• размокание и т.д.

Эти различия основаны на свойствах частиц, входящих в состав каждой фракции:

1. крупнообломочная фракцияобразована частицами, имеющим тот же минеральный состав, что и породы, из которых образована фракция, частицы этой фракции не обладают связностью;

2. песчаная фракция состоит, в основном, из частиц кварца, полевого шпата, известняка, сравнительно малосжимаемых, сыпучих в сухом состоянии; обладает хорошей водопроницаемостью;

3. пылеватая фракция- зерна сильно измельченного кварца, способны адсорбировать воду, частицы легко вымываются движущейся грунтовой водой. Большое содержание пылеватых частиц ухудшает строительные свойства грунта, т.к. при увлажнении такой грунт способен к разжижению

4. глинистая фракциясостоит из частиц, имеющих чешуйчатую или игольчатую форму, причем толщина частиц в 10 - 100 раз меньше двух других размеров, что обуславливает их большую удельную поверхность (суммарная поверхность, содержащаяся в 1 см³). Глинистые частицы способны адсорбировать большое количество молекул воды и свободных ионов растворенных в воде веществ; глинистые частицы всегда окружены водно-коллоидной оболочкой и могут взаимодействовать между собой.

Для определения гранулометрического состава песчано-глинистых грунтов используются ситовой, ареометрический или пипеточный методы, крупнообломочных - грохочение, ситовой. Блоки скальных грунтов, разделенные трещинами, измеряются рулеткой, линейкой, специальными приспособлениями.

Процентное содержание каждой фракции определяется по формуле:

,

Х - процентное содержание фракции в грунте,

А - масса фракции ( в граммах),

В - общая масса пробы, взятая для анализа ( в граммах).

Согласно СНиП песчаные и крупнообломочные породы классифицируются согласно следующей таблице:

Для установления наименования породы по указанной классификации последовательно суммируются проценты содержания частиц (фракций) исследуемого образца, начиная с наиболее крупных - сначала крупнее 10 мм, затем крупнее 2 мм, крупнее 0.5 мм и т.д. Наименование породе дается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.

Поскольку естественный грунт содержит частицы разных размеров, при определении его гранулометрического состава используют различные методы, Анализ результатов также предполагает комбинацию различных форм графического представления - суммарные кривые, диаграммы-треугольники, циклограммы, гистограммы, из которых при анализе гранулометрического состава нескальных грунтов наибольшее распространение получили суммарные кривые и диаграммы-треугольники.

Суммарные кривые гранулометрического состава грунтов.

Для построения кривых последовательно суммируются процентные содержания каждой фракции, выделяемой в соответствии с методикой анализа. Суммирование начинают с наиболее мелких фракций. Суммарная кривая гранулометрического состава грунта представляет собой график в полулогарифмическом масштабе, причем, по оси абсцисс откладывают размеры логарифмов диаметров частиц, пропорциональные логарифмам диаметров частиц, а по оси ординат - процентное содержание частиц, меньших данного диаметра. Чем однороднее грунт, тем круче кривая. Характеристикой неоднородности гранулометрического состава грунта является коэффициент (степень) неоднородности, определяемый с помощью следующего соотношения:

где d₆₀ - диаметр частиц, меньше которого в грунте содержится 60% частиц по весу,

d₁₀- диаметр частиц, меньше которого в грунте содержится 10% частиц по весу

(эффективный диаметр частиц).

В соответствии с рекомендациями относительно однородными считаются грунты при С_u < 3 и глинистые при С_u < 5.